JP2005051205A - Gas supply system, valve assembly and method for forming reactant pulse by operating valve assembly - Google Patents

Gas supply system, valve assembly and method for forming reactant pulse by operating valve assembly Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas supply system which can block reactants without influences of a dead space and tolerates lowering of sealing between a valve member and a valve seat without lowering the separation of pulses, while can be operated so as to output suitably separated pulses of the reactants. <P>SOLUTION: The gas supply system comprises a first valve 10 which is a 4-port diaphragm valve, and a second valve (not shown) which is arranged so that it allows a first port 30 to communicate with a discharge portion through fluid with the first valve 10 being open and that the fluid communication is stopped with the first valve 10 being closed. In a state where the reactants are flowed, the first valve 10 is open while the second valve is closed, and in a purged state, the first valve 10 is closed while the second valve is open. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ガス供給装置、および半導体プロセスにおけるプロセスガスの制御用弁の分野に関する。   The present invention relates to the field of gas supply devices and process gas control valves in semiconductor processes.

半導体基板を処理する処理装置において、遮断弁は、プロセスガスの制御および切換に用いられる。従来技術の弁は、ダイアフラム弁である。ダイアフラムは、可撓性のある膜によって形成され、これは、弁の閉じる状態において、開口部の周りの座に対して押圧され、したがって開口部を閉じる。開放状態において、ダイアフラムは、ガスの通過を可能とする座から間隔をあけられる。模範的な弁は、特許文献１に記載される。遮断弁の問題は、死空間であり、弁の遮断後、プロセスガスが弁の下流の死空間にまだ存在する。この死空間は、弁装置それ自体、および／または弁装置に接続される管において、存在し得る。弁の遮断状態において、死空間に存在するプロセスガスは、好ましくないことに、管を通ってさらに下流に移動し、好ましくない影響をもたらす。特許文献２において、死空間のない弁アセンブリが開示された。弁は、１つの供給ポートと２つの排出ポートとを含み、全て膜において開く。閉じた状態において、供給ポートは、弁座に対して押圧される膜によって閉鎖されるが、２つの排出ポートは、互いに連通している。開放状態において、供給ポートは、排出ポートに連通している。供給ポートから弁座を通って排出ポートに流体のサンプルを供給した後、弁の閉鎖後の流体サンプルは、２つの排出ポート間での流体の通過によって弁から離れて運ばれることができ、弁装置内、または弁に接続される管の内部背後に、流体サンプルは残存しない。死空間の影響は、このようにして除去されるけれども、この弁アセンブリは、遮断の程度が、弁座に対する膜のシールの程度に完全に左右されるという不都合を未だ有する。   In a processing apparatus for processing a semiconductor substrate, a shut-off valve is used for control and switching of a process gas. The prior art valve is a diaphragm valve. The diaphragm is formed by a flexible membrane that is pressed against the seat around the opening in the closed state of the valve, thus closing the opening. In the open state, the diaphragm is spaced from a seat that allows the passage of gas. An exemplary valve is described in US Pat. The problem with the shut-off valve is the dead space, after the valve is shut off, process gas is still present in the dead space downstream of the valve. This dead space may exist in the valve device itself and / or in a tube connected to the valve device. In the shut-off state of the valve, the process gas present in the dead space undesirably travels further downstream through the tube, leading to undesirable effects. In U.S. Patent No. 6,043,836, a valve assembly without a dead space is disclosed. The valve includes one supply port and two discharge ports, all open in the membrane. In the closed state, the supply port is closed by a membrane pressed against the valve seat, but the two discharge ports are in communication with each other. In the open state, the supply port communicates with the discharge port. After supplying a fluid sample from the supply port through the valve seat to the discharge port, the fluid sample after closing of the valve can be transported away from the valve by the passage of fluid between the two discharge ports, There is no fluid sample remaining in the device or behind the interior of the tube connected to the valve. Although the effects of dead space are eliminated in this way, this valve assembly still has the disadvantage that the degree of blockage depends entirely on the degree of membrane sealing against the valve seat.

原子層堆積（ＡＬＤ）法の場合、少なくとも２つの相互に反応する反応物質が、一連の交互かつ反復するパルスで反応チャンバに供給されるが、異なる反応物質の適切な分離が絶対的に必要とされ、また、この装置の長期の使用後に磨耗を生じさせる可能性がある。さらなる問題は、ＡＬＤに用いられる多くの反応物質は、室温で液体または固体の状態であり、非常に低い蒸気圧を有することである。したがって、ガス供給システムは、システム中に、反応物質の凝縮を生じさせ得るいずれのコールドスポットも有することなく、加熱されることを必要とする。その結果、弁は、高温で操作される必要があり、それは、３００℃になり得る。このような条件下におけるこのタイプの弁の性能は、比較的知られていない。   In the case of atomic layer deposition (ALD), at least two mutually reactive reactants are fed into the reaction chamber in a series of alternating and repeating pulses, but the proper separation of the different reactants is absolutely necessary. And can cause wear after prolonged use of the device. A further problem is that many reactants used in ALD are in a liquid or solid state at room temperature and have a very low vapor pressure. Thus, the gas supply system needs to be heated without having any cold spots in the system that can cause condensation of the reactants. As a result, the valve needs to be operated at an elevated temperature, which can be 300 ° C. The performance of this type of valve under such conditions is relatively unknown.

米国特許第５１３１６２７号明細書US Pat. No. 5,131,627 米国特許第５５４２４５２号明細書US Pat. No. 5,542,452

本発明の目的は、死空間のいかなる影響もなく反応物質を遮断することができるとともに、パルスの分離を低下させることなく、弁部材、たとえば膜と、弁座との間のシールの低下を許容する一方、反応物質の好適に分離されたパルスを放つように操作されることができるガス供給システムを提供することである。本発明のさらなる目的は、低蒸気圧反応物質のためのガス供給システムおよび弁アセンブリであって、死空間を有さず、かつ、反応物質の凝縮を回避するために、弁アセンブリの操作温度を高くして、反応物質の、反復され、かつ好適に分離されたパルスを発することが可能なガス供給システムおよび弁アセンブリを提供することである。   The object of the present invention is to allow the reactants to be blocked without any effect on the dead space and to allow a reduction in the seal between the valve member, e.g. the membrane and the valve seat, without reducing the separation of the pulses. On the other hand, it is to provide a gas supply system that can be operated to emit suitably separated pulses of reactants. It is a further object of the present invention to provide a gas supply system and valve assembly for low vapor pressure reactants that has no dead space and reduces the operating temperature of the valve assembly to avoid condensation of the reactants. To provide a gas supply system and valve assembly that can be raised and repeated and suitably separated pulses of reactants.

本発明の目的はさらにまた、反応物質の、反復され、かつ好適に分離されたパルスの形成を確実にするダイアフラム弁による、反応物質の切換に関する方法であって、死空間の影響を除去するとともに、パルス分離を低下させることなく、膜と弁座との間のシールの低下を許容する方法を提供することである。   A further object of the present invention is a method for reactant switching by means of a diaphragm valve that ensures the formation of repeated, and preferably separated, pulses of reactants, which eliminates the effects of dead space. It is to provide a method that allows a reduction in the seal between the membrane and the valve seat without reducing the pulse separation.

本発明は、反応器に反応ガスをパルス的に供給するガス供給システムであって、
第１および第２ポート間の第１流体通路と第３および第４ポート間の第２流体通路とを有する４ポートダイアフラム弁である第１弁であって、弁の閉じた状態において流体通路が分離され、開放状態において２つの流体通路が互いに連通するように、これらの流体通路は、分離可能であり、弁座に隣接する両側の空間に連通している第１弁と、
第１ポートに接続される反応物質の供給部と、
第２ポートに接続されるパージガスの供給部と、
第３ポートに接続されるパージガスの供給部と、
前記反応器に対する接続のために配列される第４ポートと、
開放状態において第１ポートを排出部に流体連通するようにし、閉じた状態において前記流体連通を閉鎖する第２弁と、を含み、
反応ガスが反応物質の供給部から、第１ポートおよび第４ポートを介して、反応器に流れるように、第１弁が開放状態であり、第２弁が閉じた状態である反応物質フロー状態が設けられ、
パージガスが第２ポートから第１ポートを介して排出部に流れるように、かつパージガスが第３ポートから第４ポートを介して反応器に流れるように、第１弁が閉じられ、第２弁が開放状態であるパージ状態が設けられることを特徴とするガス供給システムである。 The present invention is a gas supply system for supplying a reaction gas in a pulsed manner to a reactor,
A first valve that is a four-port diaphragm valve having a first fluid passage between the first and second ports and a second fluid passage between the third and fourth ports, wherein the fluid passage is in a closed state. A first valve that is separable and that communicates with the space on both sides adjacent to the valve seat, such that the two fluid passages are separated and communicate with each other in the open state;
A reactant supply connected to the first port;
A purge gas supply connected to the second port;
A purge gas supply connected to the third port;
A fourth port arranged for connection to the reactor;
A second valve that fluidly communicates the first port with the discharge portion in the open state and closes the fluid communication in the closed state;
A reactant flow state in which the first valve is open and the second valve is closed so that the reaction gas flows from the reactant supply section to the reactor through the first port and the fourth port. Is provided,
The first valve is closed and the second valve is closed so that the purge gas flows from the second port through the first port to the exhaust and the purge gas flows from the third port through the fourth port to the reactor. The gas supply system is provided with a purge state which is an open state.

本発明において、第２弁は、２つの分離可能な流体通路を含む４ポート弁であり、一方の通路は、反応物質流体通路であり、他方の通路は、一端部でパージガスの供給部に連通し、他端部で前記排出部に連通する排出部パージ通路であることを特徴とする。   In the present invention, the second valve is a four-port valve including two separable fluid passages, one passage being a reactant fluid passage and the other passage communicating with a purge gas supply at one end. And a discharge portion purge passage communicating with the discharge portion at the other end.

本発明において、パージ供給部と第２ポートとの間における前記接続のためのパージ流体通路と、
前記パージ流体通路の開閉を選択的に切り換える、前記パージ流体通路における第３弁と、を含むことを特徴とする。 In the present invention, a purge fluid passage for the connection between the purge supply unit and the second port;
And a third valve in the purge fluid passage that selectively switches between opening and closing of the purge fluid passage.

本発明において、前記弁と、反応物質の供給部を第１ポートに接続する反応物質流体通路とが組み込まれた単一の弁本体を有する弁アセンブリを含むことを特徴とする。   The invention includes a valve assembly having a single valve body incorporating the valve and a reactant fluid passage connecting the reactant supply to the first port.

本発明において、前記弁と、反応物質の供給部を第１ポートに接続する反応物質流体通路と、前記パージ流体通路が組み込まれた単一の弁本体を有する弁アセンブリを含むことを特徴とする。
本発明において、弁本体は、ヒータを備えることを特徴とする。 The present invention includes a valve assembly including the valve, a reactant fluid passage connecting the reactant supply to the first port, and a single valve body incorporating the purge fluid passage. .
In the present invention, the valve body includes a heater.

本発明において、上述の複数の弁本体を有する弁アセンブリを含み、弁本体は、前記複数の弁本体の第２流体通路が互いに直接接続されるように、同一方向に並列して搭載されることを特徴とする。   The present invention includes a valve assembly having a plurality of valve bodies described above, and the valve bodies are mounted in parallel in the same direction so that the second fluid passages of the plurality of valve bodies are directly connected to each other. It is characterized by.

本発明において、各弁本体において前記排出部パージ通路が延び、前記複数の弁本体の各排出部パージ通路が互いに直接に接続されることを特徴とする。   In the present invention, the discharge portion purge passage extends in each valve body, and the discharge portion purge passages of the plurality of valve bodies are directly connected to each other.

本発明において、前記弁アセンブリを加熱するヒータを含むことを特徴とする。
本発明において、前記弁アセンブリを実質的に包含する共通の熱分離外套部をさらに含むことを特徴とする。
また本発明は、上述のガス供給システムに用いるのに適した弁アセンブリである。 The present invention includes a heater for heating the valve assembly.
The present invention is further characterized by further including a common thermal isolation mantle that substantially includes the valve assembly.
The present invention is also a valve assembly suitable for use in the gas supply system described above.

さらに本発明は、上述のガス供給システムを操作することによるプロセス流体の切換え方法であって、
第１および第２ポート間の第１流体通路と第３および第４ポート間の第２流体通路とを有する４ポートダイアフラム弁である第１弁であって、弁の閉じた状態において流体通路が分離され、開放状態において２つの流体通路が互いに連通するように、これらの流体通路は、分離可能であり、弁座に隣接する両側の空間に連通している第１弁を設けるステップと、
反応物質を供給するステップと、
反応物質フローステップの期間中に、前記第１弁を開放状態で維持するとともに、第１ポートを介して、前記第１流体通路を通って、前記第２流体通路に前記反応物質を流すステップと、
反応物質フローステップの終期に、前記第１弁を閉鎖するステップと、
第１弁の閉じた状態の期間中に、第２流体通路を通って、第１弁の弁座の反応物質下流側に沿ってパージガスを流すステップと、
一端部で前記第１流体通路の第１ポートと連通し、他端部で反応物質の供給部に連通する反応物質流体通路を設けるステップと、
開放状態においては第１ポートに排出部との流体連通をもたらし、閉じた状態においては前記流体連通を遮断する第２弁を設けるステップと、
第１弁の開放状態の期間中に、第２弁を閉じた状態で維持するステップと、
第１弁の閉じた状態の期間中に、第２弁を開放状態で維持するとともに、パージガスが第１弁の弁座の反応物質上流側に沿って流れるように、パージガスを、第２ポートを介して第１流体通路を通って第１ポートに、また、反応物質流体通路の少なくとも一部を通って排出部に向かって流すステップと、を含むことを特徴とする方法である。 Furthermore, the present invention is a process fluid switching method by operating the gas supply system described above,
A first valve that is a four-port diaphragm valve having a first fluid passage between the first and second ports and a second fluid passage between the third and fourth ports, wherein the fluid passage is in a closed state. Providing a first valve which is separable and which is separable so that the two fluid passages are in communication with each other in the open state and are in communication with the space on both sides adjacent to the valve seat;
Supplying reactants;
Maintaining the first valve open during the reactant flow step and flowing the reactant through the first fluid passage through the first fluid passage to the second fluid passage through a first port; ,
Closing the first valve at the end of the reactant flow step;
Flowing a purge gas along the reactant downstream side of the valve seat of the first valve through the second fluid passage during the closed state of the first valve;
Providing a reactant fluid passage at one end communicating with the first port of the first fluid passage and at the other end communicating with a reactant supply;
Providing a second valve for bringing the first port into fluid communication with the discharge portion in the open state and blocking the fluid communication in the closed state;
Maintaining the second valve closed during the open period of the first valve;
During the closed state of the first valve, the second valve is maintained in the open state, and the purge gas is supplied to the second port so that the purge gas flows along the reactant upstream side of the valve seat of the first valve. Through the first fluid passage to the first port and through at least a portion of the reactant fluid passage to the discharge.

本発明において、前記第２ポートに連通するパージ流体通路を設けるステップと、
前記パージ流体通路の開閉を選択的に切り換える、前記パージ流体通路における第３弁を設けるステップと、
前記第１弁の閉じた状態において前記第３弁を開放状態で維持するとともに、パージガスを、前記パージ流体通路を通って、また、前記第１流体通路を通って前記第２弁を介して流すステップと、
前記第１弁の開放状態で、前記第３弁を閉じた状態で維持するステップと、をさらに含むことを特徴とする。 In the present invention, providing a purge fluid passage communicating with the second port;
Providing a third valve in the purge fluid passage for selectively switching between opening and closing the purge fluid passage;
While the first valve is closed, the third valve is maintained in an open state, and purge gas is allowed to flow through the purge fluid passage and through the first fluid passage through the second valve. Steps,
And maintaining the third valve closed with the first valve open.

本発明において、前記弁と、前記反応物質流体通路と、前記パージ流体通路とが組み込まれる単一の弁本体を設けるステップをさらに含むことを特徴とする。   The present invention further includes providing a single valve body into which the valve, the reactant fluid passage, and the purge fluid passage are incorporated.

本発明において、反応物質を供給するステップが、低蒸気圧の反応物質を供給するステップを含む方法であって、単一の弁本体を加熱するステップを含むことを特徴とする。   In the present invention, the step of supplying a reactant includes a step of supplying a reactant having a low vapor pressure, and the method includes the step of heating a single valve body.

本発明において、第２反応物質はまた、請求項１２記載の方法に従って切り換えられ、反応物質および第２反応物質のパルスは、反応器に交互に供給されることを特徴とする。   In the present invention, the second reactant is also switched according to the method of claim 12, wherein the reactant and pulses of the second reactant are alternately supplied to the reactor.

第１ポートおよび第２ポートの間の第１流体通路と、第３ポートおよび第４ポートの間の第２流体通路とを有する、４つのポートを備える反応物質遮断弁を含むガス供給システムを提供する。弁の閉じた状態において流体通路が分離され、弁の開放状態において流体通路が互いに連通するように、これらの流体通路は、分離可能にされるとともに、弁座に隣接する両側の空間に連通している。ガス供給システムは、一端部で前記第１流体通路の第１ポートと連通しており、他端部で反応物質の供給部と連通している反応物質流体通路をさらに含む。第２弁は、排出部と選択的に連通して前記反応物質流体通路を切り換えるように設けられ、前記第２ポートおよび第３ポートは、パージガスの供給部に接続され、前記第４ポートは、反応器に接続される。ガス供給システムの好都合な実施形態において、第１弁および第２弁、ならびに反応物質流体通路は、単一の弁本体に組み込まれる。本発明の一局面に従えば、バルブ本体はヒータを備える。   Provided is a gas supply system including a four-port reactant shutoff valve having a first fluid passage between a first port and a second port and a second fluid passage between a third port and a fourth port To do. These fluid passages are separable and communicate with the space on both sides adjacent to the valve seat so that the fluid passages are separated in the closed state of the valve and the fluid passages communicate with each other in the open state of the valve. ing. The gas supply system further includes a reactant fluid passage that communicates at one end with the first port of the first fluid passage and communicates with the reactant supply at the other end. The second valve is provided so as to selectively communicate with the discharge unit and switch the reactant fluid passage, the second port and the third port are connected to a purge gas supply unit, and the fourth port is Connected to the reactor. In an advantageous embodiment of the gas supply system, the first and second valves and the reactant fluid passage are integrated into a single valve body. According to one aspect of the present invention, the valve body includes a heater.

本発明のさらなる局面に従えば、本発明に従うガス供給システムを操作することによるプロセス流体切換方法を提供し、該方法は、弁の閉じた状態において膜と弁座との間に形成されたシールの両側に沿って不活性ガスを流すステップを含む。この方法は、第１弁であって、第１ポートおよび第２ポートの間の第１流体通路と、第３ポートおよび第４ポートの間の第２流体通路とを有する４ポートダイアフラム弁である第１弁を設けるステップを含み、これらの流体通路は、弁の閉じた状態において流体通路が分離され、弁の開放状態において２つの流体通路が互いに連通するように、分離可能にされるとともに、弁座に隣接する両側の空間に連通している。この方法は、反応物質を供給するステップと、反応物質フローステップの期間中に前記第１弁を開放状態で維持するステップと、第１ポートを介して前記第１流体通路を通って前記第２流体通路に対して、前記反応物質を流すステップと、反応物質フローステップの終期に、前記第１弁を閉じるステップとをさらに含む。この方法は、第２流体通路を通って、かつ第１弁の閉じた状態の期間中に第１弁の座の反応物質下流側に沿ってパージガスを流すステップを含む。この方法は、一端部で前記第１流体通路の第１ポートと連通し、かつ他端部で反応物質の供給部と連通する反応物質流体通路を設けるステップであって、第２弁が、前記第１弁が閉じた状態にあるときに、パージステップの期間中に排出部に選択的に連通して前記反応物質流体通路を切り換えるように設けられるステップと、第１弁の座の反応物質上流側がパージされるように、パージステップの期間中に第１弁の第２ポートを介して前記第１流体通路を通って第１ポートに、さらに前記反応物質流体通路を通って排出部に対してパージガスを流すステップとを含む。   According to a further aspect of the present invention, there is provided a process fluid switching method by operating a gas supply system according to the present invention, the method comprising a seal formed between the membrane and the valve seat in the closed state of the valve. Flowing an inert gas along both sides. The method is a first valve, a four-port diaphragm valve having a first fluid passage between a first port and a second port and a second fluid passage between a third port and a fourth port. Providing a first valve, the fluid passages being separable such that the fluid passages are separated in the closed state of the valve and the two fluid passages are in communication with each other in the open state of the valve; It communicates with the space on both sides adjacent to the valve seat. The method includes supplying a reactant, maintaining the first valve open during a reactant flow step, and passing the second fluid through the first fluid passage through a first port. The method further includes flowing the reactant to the fluid passage and closing the first valve at the end of the reactant flow step. The method includes flowing a purge gas through the second fluid passage and along the reactant downstream side of the first valve seat during the closed state of the first valve. The method includes the step of providing a reactant fluid passage at one end communicating with the first port of the first fluid passage and at the other end communicating with a reactant supply portion, wherein a second valve comprises A step provided to selectively communicate with the discharge during the purge step and to switch the reactant fluid passage when the first valve is closed; and a reactant upstream of the seat of the first valve During the purge step, through the first fluid passage through the first fluid passage to the first port and further through the reactant fluid passage to the outlet during the purge step. Flowing a purge gas.

特許文献２によって記載されたように、ダイアフラム弁アセンブリは、１つの供給ポートと２つの排出ポートとを含み、膜に直接に隣接して開く流体溝に接続されたポートは、たとえばフランス、モンペリエ、クオリフローＳ．Ａ．社から商業的に入手することができる。また、４つのポートを含む弁は、この供給業者およびその他の供給業者から入手可能である。これらの４ポート弁は、様々な構成で利用可能であり、本発明に関して、２つの分離可能な流体通路を含む構成であって、第１通路が、ポートの第１対を接続し、第２通路が、ポートの第２対を接続し、ここにおいて弁の閉じた状態において流体通路は分離され、弁の開放状態において２つの流体通路は相互に連通している構成を用いることが望まれる。この既知の弁は、所望の効果に達するように、創意に富む方法で、少なくとも１つの他方の弁、およびパージガスの供給部とともに用いられ、かつ組み合わせられるであろう。   As described by U.S. Patent No. 6,057,033, the diaphragm valve assembly includes one supply port and two exhaust ports, the ports connected to the fluid groove opening directly adjacent to the membrane are, for example, Montpellier, France, Quality Flow S. A. Commercially available from the company. Also, valves with four ports are available from this supplier and other suppliers. These four-port valves are available in a variety of configurations, and in the context of the present invention are configurations that include two separable fluid passages, where the first passage connects a first pair of ports and a second It is desirable to use a configuration in which the passages connect a second pair of ports where the fluid passages are separated when the valve is closed and the two fluid passages are in communication with each other when the valve is open. This known valve will be used and combined with at least one other valve and purge gas supply in a creative manner to achieve the desired effect.

本発明は、以下において、添付図面を参照してより詳細に記載され、ここにおいて同一の参照符号は同一の部分を示す。２つの分離可能なガス通路を含む４ポート弁は、ガス通路が分離される閉じた状態が、図１に概略的に示され、２つのガス通路が互いに連通している開放状態が、図２に示される。弁の全体は１０で示され、弁本体は１２で示される。閉じた状態において、膜２０は、ビーム２５を介してアクチュエータ２４によって作用する力によって弁座２２に対して押圧される。弁は、流体溝３１、３３、３５および３７にそれぞれ連通している４つのポート３０、３２、３４、３６を含み、これらの流体溝は、膜および／または弁座の付近で排出する。図１に示すように閉じた状態において、ポート３０および３２は、流体溝３１および３３と膜に隣接する空間２８とを介して互いに連通している。同様に、ポート３４および３６は、溝３５および３７と膜に隣接する空間２６とを介して互いに連通している。空間２６および２８は、弁座２２の両側に位置する。   The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which like reference numerals refer to like parts. A four-port valve containing two separable gas passages is shown schematically in FIG. 1 in a closed state in which the gas passages are separated, and in an open state in which the two gas passages are in communication with each other. Shown in The entire valve is indicated at 10 and the valve body is indicated at 12. In the closed state, the membrane 20 is pressed against the valve seat 22 by a force acting by the actuator 24 via the beam 25. The valve includes four ports 30, 32, 34, 36 that are in communication with fluid grooves 31, 33, 35, and 37, respectively, that drain near the membrane and / or valve seat. In the closed state as shown in FIG. 1, the ports 30 and 32 are in communication with each other via fluid grooves 31 and 33 and a space 28 adjacent to the membrane. Similarly, ports 34 and 36 are in communication with each other via grooves 35 and 37 and space 26 adjacent to the membrane. The spaces 26 and 28 are located on both sides of the valve seat 22.

本発明に従えば、弁１０の閉じた状態において、ポート３２および３４は、パージガスの供給源と連通している。パージガスの第１フローは、ポート３２、流体溝３３、空間２８、流体溝３１およびポート３０を通過する。パージガスの第２フローは、ポート３４、流体溝３５、空間２６、流体溝３７、およびポート３６を通過する。その結果、座２２に対して押圧された膜２０によって形成された弁におけるシールの両側は、パージガスによってパージされ、弁および流体溝における反応物質の全ての痕跡は、パージガスのフローによって弁から放出される。   In accordance with the present invention, when the valve 10 is closed, the ports 32 and 34 are in communication with a source of purge gas. The first flow of purge gas passes through port 32, fluid groove 33, space 28, fluid groove 31 and port 30. The second flow of purge gas passes through port 34, fluid groove 35, space 26, fluid groove 37, and port 36. As a result, both sides of the seal in the valve formed by the membrane 20 pressed against the seat 22 are purged by the purge gas, and all traces of reactants in the valve and fluid grooves are released from the valve by the purge gas flow. The

図２に示すように、弁の開放状態において、膜２０は、座２２に対して間隔をあけた関係で移動され、流体を空間２８から空間２６まで、またはその逆に流すように通路を自由にする。   As shown in FIG. 2, in the open state of the valve, the membrane 20 is moved in spaced relation to the seat 22 and frees the passage to allow fluid to flow from space 28 to space 26 or vice versa. To.

本発明の好適な実施形態に従えば、反応物質は、弁座２２に対して下流の位置でパージ期間中のポートに供給される。このようなポートは、たとえばポート３０である。反応物質フローステップの期間中、反応物質は、ポート３０に供給され、流体溝３１、空間２８、空間２６および流体溝３７を通って流れ、ポート３６で弁本体を離れる。その結果、弁の開放状態における反応物質フローステップの期間中、反応物質は、流体溝３１を通って一方向に流れ、他方、弁の閉じた状態の期間中、パージガスは、反対または逆流方向に流体溝３１を通って流れる。このようにして、反応物質のフローは、弁の機械的シールによるのみならず、パージガスの逆流によって形成される流体溝３１の拡散障壁によっても妨げられる。   In accordance with a preferred embodiment of the present invention, reactants are supplied to the port during the purge period at a location downstream from the valve seat 22. Such a port is, for example, port 30. During the reactant flow step, reactant is supplied to port 30 and flows through fluid groove 31, space 28, space 26 and fluid groove 37 and leaves the valve body at port 36. As a result, during the reactant flow step with the valve open, the reactant flows in one direction through the fluid channel 31, while the purge gas flows in the opposite or counterflow direction during the valve closed state. It flows through the fluid groove 31. In this way, the reactant flow is hindered not only by the mechanical seal of the valve, but also by the diffusion barrier of the fluid groove 31 formed by the backflow of purge gas.

反応物質フローステップを円滑にするために、ポート３０は、反応物質の供給部と接続され、反応物質フローステップの期間中、ポート３０は、反応物質の供給部と連通中である。さらに、弁の閉じた状態で弁のパージを可能とするために、ポート３０は、ガスの排出部に連通され、パージステップの期間中、ポート３０は、排出部と連通中である。少なくとも１つの弁は、ポート３０が排出部に連通中である第１状態と、ポート３０が反応物質の供給源と連通中であるがポート３０が排出部と連通中でない第２状態との間で切り換えるように設けられる。ここで留意すべきは、本開示内容において、ＡがＢと「接続される」ということを特定する場合、ＡおよびＢの間にガス流路、たとえば導管が存在することを意味するが、閉じた状態の弁を含んでもよい。ＡがＢと「連通している」、または「連通中である」ということを特定する場合、これは、ＡおよびＢの間にガス流路、たとえば導管が、存在するとともに、ガスがＡからＢに流れるように開いていることを意味する。   To facilitate the reactant flow step, port 30 is connected to a reactant supply, and during the reactant flow step, port 30 is in communication with the reactant supply. Further, in order to allow the valve to be purged with the valve closed, the port 30 is in communication with the gas exhaust, and during the purge step, the port 30 is in communication with the exhaust. The at least one valve is between a first state in which the port 30 is in communication with the outlet and a second state in which the port 30 is in communication with the reactant supply source but the port 30 is not in communication with the outlet. It is provided to be switched at. It should be noted here that in the present disclosure, when specifying that A is “connected” to B, it means that there is a gas flow path, eg, a conduit, between A and B, but it is closed. It may also include a valve in a wet state. When specifying that A is “in communication” or “in communication” with B, this means that there is a gas flow path, eg, a conduit, between A and B, and gas from A It means that it is open to flow to B.

図３は、図１および図２において示されるような弁１０を記号で示す。弁全体は、参照符号３００で示される。縦線３１０および横線３２０は２つの分離された流体通路をそれぞれ表す。弁３３０は、弁の切換機能を表し、すなわち弁３３０を開くことによって、第１流体通路３１０および第２流体通路３２０は、互いに連通するようにされる。図４において、図３の４ポート弁を含む本発明の２つの基本的な実施形態が示される。   FIG. 3 symbolizes a valve 10 as shown in FIGS. 1 and 2. The entire valve is indicated by reference numeral 300. Vertical line 310 and horizontal line 320 represent two separate fluid passages, respectively. The valve 330 represents a switching function of the valve, that is, by opening the valve 330, the first fluid passage 310 and the second fluid passage 320 are brought into communication with each other. In FIG. 4, two basic embodiments of the present invention are shown including the 4-port valve of FIG.

図４（Ａ）において、第２弁を含む実施形態を示す。反応物質流体通路５１０が設けられ、一端部で弁３００のポート３０に接続され、他端部において反応物質の供給部に接続される（図示せず）。第２弁５００は、排出部に選択的に連通して反応物質流体通路を切り換えることができる。ポート３２は、流量を制限する流量制限装置４０５を含むパージガス管４１０を通って、パージガスの供給部に接続される。ポート３４は、反応器パージガスの供給部に接続され、ポート３６は、反応器に接続される。反応物質フローステップの期間中、弁３３０は、開放され、弁５００は、閉鎖される。反応物質は、反応物質流体管を介してポート３０に流れ、開いている弁３３０を介してポート３６に流れる。パージガスは、パージガス管４１０を介して、ポート３２および弁３３０を介してポート３６に流れる。パージステップの期間中、弁３３０は閉鎖され、弁５００は開放され、パージガスは、パージガス管４１０を通ってポート３２に、第１流体通路３１０を通ってポート３０に、反応物質流体管および弁５００を通って排出部に流れる。パージステップの期間中、パージガスポート３４に供給され、第２流体通路３２０を通ってポート３６に流れる。図４Ｂにおいて、第３弁４００は、パージガス流体管４１０において、反応物質の不要な希釈を防ぐために、反応物質フローステップの期間中に第１導管を通るパージガスのフローを遮断することができるように設けられる。   In FIG. 4A, an embodiment including a second valve is shown. A reactant fluid passage 510 is provided, connected at one end to the port 30 of the valve 300 and at the other end to a reactant supply (not shown). The second valve 500 can selectively communicate with the discharge part to switch the reactant fluid passage. The port 32 is connected to a purge gas supply unit through a purge gas pipe 410 including a flow restriction device 405 for restricting the flow rate. Port 34 is connected to the reactor purge gas supply, and port 36 is connected to the reactor. During the reactant flow step, valve 330 is opened and valve 500 is closed. Reactant flows to port 30 via a reactant fluid line and to port 36 via an open valve 330. The purge gas flows to the port 36 via the purge gas pipe 410 and the port 32 and the valve 330. During the purge step, valve 330 is closed, valve 500 is opened, and purge gas passes through purge gas tube 410 to port 32, through first fluid passage 310 to port 30, reactant fluid tube and valve 500. Through to the discharge. During the purge step, it is supplied to the purge gas port 34 and flows through the second fluid passage 320 to the port 36. In FIG. 4B, the third valve 400 is capable of blocking the flow of purge gas through the first conduit during the reactant flow step to prevent unwanted dilution of the reactant in the purge gas fluid line 410. Provided.

３つの弁を含む本発明の好適な実施形態は、図５に示される。第２および第３の弁（４００，５００）は、前述の、図３において示される４ポート切換弁３００と同様に表される。ポート３４は、反応器パージ供給部に接続され、プロセス反応器と接続されるポート３６と連通している。ポート３２は、パージ流体通路４１０および弁機能４３０を含む弁４００を通って弁パージ供給部に接続される。ポート３０は、反応物質流体通路５１０および弁機能５３０を含む弁５００を通って、反応物質の供給部および排出部に交互に連通している。排出部は、真空ポンプを使用することによって低い圧力で維持されてもよく、または排出部は、大気圧にされてもよい。好適な実施形態において、弁５００はまた、２つの分離可能な流体通路５１０および５２０を有する４ポート弁である。ポート５０およびポート５２の間の第１流体通路５１０は、反応物質流体通路であり、ここにおいてポート５０は、反応物質の供給部に接続され、ポート５２は、弁３００のポート３０に連通している。第２流体通路５２０は、ポート５４およびポート５６の間に設けられる。ポート５４は、排出パージ供給部に接続され、ポート５６は、排出部に接続される。弁５３０を開くことによって、バルブ５００の第１および第２流体通路は、互いに連通するように切り換えられる。４ポート弁５００の利点は、この方法で排出パージの接続を本願発明者が見出したことであるが、この接続は、他の方法で形成されてもよい。一般的に、ガスの積極的なフローのない、かつ一端部が排出部に連通している、全ての導管において、排出部から導管に対する不純物の逆拡散が生じることが予想され得る。したがって、ガスの積極的なフローは、好ましくは、このような導管内に維持される。   A preferred embodiment of the present invention comprising three valves is shown in FIG. The second and third valves (400, 500) are represented in the same manner as the 4-port switching valve 300 shown in FIG. Port 34 is connected to the reactor purge supply and communicates with port 36 connected to the process reactor. Port 32 is connected to a valve purge supply through a valve 400 that includes a purge fluid passage 410 and a valve function 430. The port 30 communicates alternately with reactant supply and discharge through a valve 500 including a reactant fluid passage 510 and a valve function 530. The exhaust may be maintained at a low pressure by using a vacuum pump, or the exhaust may be brought to atmospheric pressure. In the preferred embodiment, valve 500 is also a four-port valve having two separable fluid passages 510 and 520. The first fluid passage 510 between the port 50 and the port 52 is a reactant fluid passage where the port 50 is connected to a reactant supply and the port 52 communicates with the port 30 of the valve 300. Yes. The second fluid passage 520 is provided between the port 54 and the port 56. The port 54 is connected to the discharge purge supply unit, and the port 56 is connected to the discharge unit. By opening valve 530, the first and second fluid passages of valve 500 are switched to communicate with each other. The advantage of the 4-port valve 500 is that the present inventors have found a connection for exhaust purge in this manner, but this connection may be formed in other ways. In general, it can be expected that back diffusion of impurities from the discharge to the conduit will occur in all conduits where there is no positive flow of gas and one end communicates with the discharge. Thus, a positive flow of gas is preferably maintained in such a conduit.

留意すべきは、弁５００は、互いに連通するように切換え可能な２対の分離可能な流体通路を含む４ポート弁として示されるけれども、同一の機能をまた、２つの導管によって行うことができ、ここにおいて、各導管は、Ｔクロス(T-cross)を備え、両方のＴクロスは、第３導管を介して接続され、ここにおいて第３導管は、２ポート弁を含む。しかしながら、前述の４ポート弁を用いることによって、全ての必要とされる構成要素は、非常にコンパクトにして設けられ、これは好都合である。   It should be noted that although the valve 500 is shown as a four-port valve that includes two pairs of separable fluid passages that are switchable to communicate with each other, the same function can also be performed by two conduits, Here, each conduit comprises a T-cross, both T-crosses being connected via a third conduit, where the third conduit includes a two-port valve. However, by using the aforementioned four-port valve, all required components are provided in a very compact manner, which is advantageous.

さらに好適な実施形態において、図５に示す３つの弁は、図６に概略的に示すように、１つの弁本体に組み込まれ、ここにおいて弁アセンブリ全体は、６００で示される。この組込みは、反応物質の凝縮を防ぐための、低い蒸気圧の反応物質とともに用いる弁アセンブリの加熱を単純化する。５０〜３００℃の範囲の温度に加熱することが必要とされてもよい。弁が１つの本体に組み込まれるとき、本体は、全体として加熱かつ分離されてもよい。好ましくは、この実施形態において、全ての３つの弁は、ダイアフラム弁である。   In a further preferred embodiment, the three valves shown in FIG. 5 are integrated into one valve body, as shown schematically in FIG. This incorporation simplifies the heating of the valve assembly used with the low vapor pressure reactant to prevent reactant condensation. It may be necessary to heat to a temperature in the range of 50-300 ° C. When the valve is incorporated into one body, the body may be heated and separated as a whole. Preferably, in this embodiment, all three valves are diaphragm valves.

本発明に従う弁アセンブリが用いられる反応物質供給システムの概略図が、図７に示される。本発明の弁アセンブリは、６００で示される。蒸発チャンバ７１０が、反応物質供給ポート５０を介して弁アセンブリ６００に連通している。加熱される領域７６０は、弁アセンブリ６００、蒸発チャンバ７１０、およびこれらの間の接続部を含む。反応物質７５６は、反応物質容器７５０に含まれ、反応物質供給ライン７５２を通って蒸発チャンバ７１０に供給される。反応物質供給管７５２は、反応物質７５６の液体流を制御するための反応物質フロー制御装置７３２と、遮断弁７２０および７２２とを含む。反応物質容器７５０の上部領域は、窒素マニホールド管７１２および窒素供給管７５４を介して窒素で加圧される。窒素供給管７５４は、圧力スイッチ７２６およびチェック弁７２８を備える。窒素は、質量流量制御装置７３４を含む導管７３５を介して蒸発チャンバ７１０に直接供給されてもよい。弁アセンブリ６００の種々のポートは、窒素マニホールド管７１２に接続される。マニホールド管と弁パージポート４４とを接続する導管７１４は、窒素流量を制限する流量制限装置７４０を備える。マニホールド管７１２と反応物質パージポート３４とを接続する導管７１３は、反応物質パージ流量を定値で制御する質量流量制御装置７３０を備える。マニホールド管７１２とポンプパージポート５４とを接続する導管７１５は、流量制限装置７４２を備える。弁アセンブリ６００のポート３６は、プロセス反応器に接続され、ポート５６は、排出部に接続され、好ましくはポンプに連通している。   A schematic diagram of a reactant supply system in which a valve assembly according to the present invention is used is shown in FIG. The valve assembly of the present invention is indicated at 600. An evaporation chamber 710 communicates with the valve assembly 600 via the reactant supply port 50. The heated region 760 includes a valve assembly 600, an evaporation chamber 710, and connections between them. The reactant 756 is contained in the reactant container 750 and supplied to the evaporation chamber 710 through the reactant supply line 752. The reactant supply pipe 752 includes a reactant flow control device 732 for controlling the liquid flow of the reactant 756 and shut-off valves 720 and 722. The upper region of the reactant container 750 is pressurized with nitrogen via a nitrogen manifold tube 712 and a nitrogen supply tube 754. The nitrogen supply pipe 754 includes a pressure switch 726 and a check valve 728. Nitrogen may be supplied directly to the evaporation chamber 710 via a conduit 735 that includes a mass flow controller 734. Various ports of valve assembly 600 are connected to nitrogen manifold tube 712. A conduit 714 that connects the manifold tube and the valve purge port 44 includes a flow restrictor 740 that restricts the nitrogen flow rate. A conduit 713 that connects the manifold tube 712 and the reactant purge port 34 includes a mass flow controller 730 that controls the reactant purge flow rate at a constant value. A conduit 715 connecting the manifold pipe 712 and the pump purge port 54 includes a flow restriction device 742. Port 36 of valve assembly 600 is connected to the process reactor, and port 56 is connected to the exhaust, preferably in communication with the pump.

完全なプロセスシステムが、図７に示すような反応物質供給システムを複数含み得ることは明らかであろう。さらに、図７に示す反応物質供給システムは、一例にすぎず、多くの変形が可能である。Ｎ2の代わりに、別のパージガスを用いてもよく、たとえば、ＡｒおよびＨｅのような希ガスまたはその他の不活性ガスを用いてもよい。さらに、パージガスは、異なる目的で用いられてもよく、たとえば反応物質容器を加圧するためにＡｒを、その他のパージ用途のためにＮ2を用いてもよい。 It will be apparent that a complete process system may include multiple reactant delivery systems as shown in FIG. Furthermore, the reactant supply system shown in FIG. 7 is merely an example, and many variations are possible. Instead of N 2 , another purge gas may be used, for example, a rare gas such as Ar and He or other inert gas may be used. In addition, the purge gas may be used for different purposes, such as Ar for pressurizing the reactant vessel and N 2 for other purging applications.

図８は、本発明の弁アセンブリの実施形態を示す。図８（Ａ）は側面図であり、図８（Ｂ）は正面図であり、図８（Ｃ）は平面図である。弁アセンブリ全体は、８００で示される。弁アセンブリ８００は、単一の弁本体８１０を含み、ここにおいて、供給ポート８３４、８４４、８５０および８５４、排出ポート８３６および８５６、ならびに弁アクチュエータ８２０、８３０および８４０が搭載される。図６に概略的に示される弁アセンブリと同様に、８３４は、反応器パージ供給ポートであり、８４４は、弁パージ供給ポートであり、８５４は、排出部パージ供給ポートであり、８５０は、反応物質供給ポートである。排出ポート８３６は、反応器に接続され、排出ポート８５６は、排出部に接続される。好ましくは、弁アセンブリ８００は、弁アセンブリを加熱するとともに、５０〜３００℃の範囲で、より好ましくは、１５０〜２５０℃の温度範囲で、高温で弁を維持するために、ヒータを備える（図示せず）。ヒータは、ヒータを弁本体の穴部または収納部に挿入することによって、弁本体中に組み込まれてもよい。代替的に、ヒータ本体が設けられ、ここにおいて、ヒータ本体は、ヒータを含むとともに、ヒータ本体は、弁本体８１０と親しく接し、好ましくは少なくとも部分的に、弁本体８１０を含む。好ましくは、弁本体またはヒータ本体および温度制御装置の温度を検出する温度センサが設けられ、弁本体の温度は、定値で維持かつ制御されることができる。   FIG. 8 shows an embodiment of the valve assembly of the present invention. FIG. 8A is a side view, FIG. 8B is a front view, and FIG. 8C is a plan view. The entire valve assembly is indicated at 800. The valve assembly 800 includes a single valve body 810 in which supply ports 834, 844, 850 and 854, exhaust ports 836 and 856, and valve actuators 820, 830 and 840 are mounted. Similar to the valve assembly schematically shown in FIG. 6, 834 is the reactor purge supply port, 844 is the valve purge supply port, 854 is the exhaust purge supply port, and 850 is the reaction It is a substance supply port. The discharge port 836 is connected to the reactor, and the discharge port 856 is connected to the discharge unit. Preferably, the valve assembly 800 includes a heater to heat the valve assembly and maintain the valve at an elevated temperature in the range of 50-300 ° C., more preferably in the temperature range of 150-250 ° C. (FIG. Not shown). The heater may be incorporated into the valve body by inserting the heater into a hole or storage part of the valve body. Alternatively, a heater body is provided, wherein the heater body includes a heater and the heater body is in intimate contact with the valve body 810 and preferably includes at least partially the valve body 810. Preferably, a temperature sensor for detecting the temperature of the valve body or heater body and the temperature control device is provided, and the temperature of the valve body can be maintained and controlled at a constant value.

薄膜の基板に対する堆積に関する実際のプロセス、たとえばＡＬＤプロセスを利用するとき、複数の反応物質が必要とされる。図９において、本発明の実施形態が示され、ここにおいて、本発明の３つの同一の弁アセンブリ８００、９００および１０００は、並行して接続かつ搭載される。図９（Ａ）は平面図であり、図９（Ｂ）は側面図である。弁アセンブリ８００に関して、同一の部分は、図８における同一の参照符号と同一である。弁アセンブリ８００、９００および１０００に関して、類似の部分は、同一の下２桁を有する参照符号で示される（たとえば、アセンブリ８００、９００および１０００の反応物質供給ポートはそれぞれ８５０、９５０および１０５０である。）。弁アセンブリ８００の排出ポート８３６は、弁アセンブリ９００の反応器パージ供給ポート９５６に接続される。弁アセンブリの排出ポート８５６は、弁アセンブリ９００の排出部パージ供給ポート９５４に接続される。弁アセンブリ１０００は、弁アセンブリ９００が弁アセンブリ８００に接続されるのと同様にして、弁アセンブリ９００に接続される。   When utilizing an actual process for depositing a thin film on a substrate, such as an ALD process, multiple reactants are required. In FIG. 9, an embodiment of the present invention is shown, in which three identical valve assemblies 800, 900 and 1000 of the present invention are connected and mounted in parallel. FIG. 9A is a plan view, and FIG. 9B is a side view. With respect to the valve assembly 800, the same parts are the same as in FIG. With respect to valve assemblies 800, 900 and 1000, similar parts are indicated with reference numerals having the same last two digits (eg, the reactant feed ports of assemblies 800, 900 and 1000 are 850, 950 and 1050, respectively). ). The exhaust port 836 of the valve assembly 800 is connected to the reactor purge supply port 956 of the valve assembly 900. The exhaust port 856 of the valve assembly is connected to the exhaust purge supply port 954 of the valve assembly 900. The valve assembly 1000 is connected to the valve assembly 900 in the same manner that the valve assembly 900 is connected to the valve assembly 800.

好ましくは、接続された弁アセンブリは、弁アセンブリを加熱するためのヒータを備え、より好ましくは、並行して接続された弁アセンブリは、構成する弁アセンブリにわたって延び、かつ好ましくは少なくとも部分的に前記弁アセンブリを取り囲む単一のヒータを備える。図９において、弁アセンブリが搭載されたヒータ本体８０３を示す。ヒータ本体８０３は、高い熱伝導率を有する材料、たとえばアルミニウムのプレートである。より好ましくは、ヒータ本体８０３は、高い熱伝導率を有する材料、たとえばアルミニウムのブロックまたはアセンブリであり、ここに、前記弁アセンブリと、接続された弁アセンブリの種々の供給ポートに接続される導管を含むこれらの接続部とを収納する多数の収納部が設けられる。これは、接続点でのコールドスポットを回避し、かつ／または並行して接続される弁アセンブリおよびこれらの接続部の加熱および熱分離を単純化させる。   Preferably, the connected valve assembly comprises a heater for heating the valve assembly, more preferably the parallel connected valve assemblies extend across the constituent valve assemblies, and preferably at least partially A single heater is provided surrounding the valve assembly. FIG. 9 shows a heater body 803 on which a valve assembly is mounted. The heater body 803 is a plate having a high thermal conductivity, such as an aluminum plate. More preferably, the heater body 803 is a block or assembly of a material having a high thermal conductivity, such as aluminum, which includes conduits connected to the valve assembly and various supply ports of the connected valve assembly. A large number of storage units for storing these connection units are provided. This avoids cold spots at the connection points and / or simplifies the heating and thermal separation of valve assemblies and their connections connected in parallel.

弁パージ供給ポート８４４、９４４および１０４４はそれぞれ、導管８４５、９４５および１０４５を通って、外部弁パージ供給ポート８４６、９４６および１０４６と接続される。反応器パージ供給ポート８３４は、導管８３３を通って、外部反応器パージ供給ポート８３２と接続される。最後に、排出部パージ供給ポート８５４は、導管８５３を通って、外部排出部パージ供給ポート８５２に接続される。導管８４５、９４５、１０４５、８３３および８５３を通って流れるとき、Ｎ２またはパージガスは、加熱され、弁アセンブリの１つに入る前にヒータ本体の温度を帯びる。したがって、導管８４５、９４５、１０４５、８３３および８５３は、有効な長さのヒータ本体８０３に渡って延びる。好ましくは、この長さは、導管の直径の１０倍であり、より好ましくは、この長さは、導管の直径の２０倍である。これは、弁アセンブリのうち１つの供給ポートのうち１つに供給する前のＮ２およびパージガスの適切な予熱を可能とする。   Valve purge supply ports 844, 944 and 1044 are connected to external valve purge supply ports 846, 946 and 1046 through conduits 845, 945 and 1045, respectively. Reactor purge supply port 834 is connected to external reactor purge supply port 832 through conduit 833. Finally, the exhaust purge supply port 854 is connected to the external purge purge supply port 852 through conduit 853. As it flows through conduits 845, 945, 1045, 833 and 853, the N2 or purge gas is heated and takes on the temperature of the heater body before entering one of the valve assemblies. Thus, conduits 845, 945, 1045, 833, and 853 extend across the effective length of heater body 803. Preferably, this length is 10 times the diameter of the conduit, more preferably this length is 20 times the diameter of the conduit. This allows for proper preheating of N2 and purge gas before feeding to one of the supply ports of the valve assembly.

切断面線Ａ−Ａに沿った図９の接続された弁アセンブリの断面図が、図１０に示される。同一の部分には、図９における同一の参照符号が与えられる。また、図１０において、分離材料８０７およびカバー８０９が示される。分離材料は、接続された弁アセンブリの熱分離と、分離材料の機械的保護とをもたらす。ヒータ本体８０３は、好ましくはアルミニウムのブロックであり、弁アセンブリ、これらの接続部および必要な導管が収納可能な収納部を設けるように機械加工される。このようにして、弁アセンブリは、底から加熱されるのみならず、ヒータ本体の上方に延びる部分によって側面からも加熱される。ヒータ本体は、１つまたは複数のヒータを備える（図示せず）。これらの１つまたは複数のヒータは、ヒータ本体８０３における収納部または穴部に搭載されてもよい。好ましくは、ヒータ本体８０３はまた、温度を検出するための温度センサを備える。ヒータおよび温度センサは、好ましくは、定値で弁アセンブリの温度を制御する制御装置に接続される。   A cross-sectional view of the connected valve assembly of FIG. 9 along section line AA is shown in FIG. The same parts are given the same reference numerals in FIG. Also shown in FIG. 10 is a separation material 807 and a cover 809. The isolation material provides thermal isolation of the connected valve assembly and mechanical protection of the isolation material. The heater body 803 is preferably an aluminum block and is machined to provide a housing that can accommodate the valve assemblies, their connections, and the necessary conduits. In this way, the valve assembly is not only heated from the bottom, but also from the side by the part extending above the heater body. The heater body includes one or more heaters (not shown). These one or more heaters may be mounted in a storage portion or a hole in the heater main body 803. Preferably, the heater body 803 also includes a temperature sensor for detecting temperature. The heater and temperature sensor are preferably connected to a controller that controls the temperature of the valve assembly at a constant value.

本発明に従う方法は、以下において、図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）を参照して記載される。図１１（Ａ）は、反応物質フロー状態における図６の弁アセンブリの概略図であり、図１１（Ｂ）は、パージ状態における弁アセンブリである。図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）において、同一の部分は、図６における同一の参照符号と同一である。反応物質フロー状態において、弁３３０は開かれ、弁５３０は閉じられる。図１１（Ａ）において示すように、反応物質は、反応物質供給ポート５０に供給され、反応物質は、矢印１１１０によって示されるように、Ｓ２およびＳ１の間の反応物質流体通路を通って流れる。反応物質のフローは、矢印１１１２によって示されるように、弁３３０を通過し、ポート３６で弁アセンブリから離れる。好ましくは、反応物質フローステップの期間中、反応器パージガスは、ポート３４からポート３６に流れ、排出部パージガスは、ポート５４からポート５６に流れる。好ましくは、反応物質フローステップの期間中、弁４３０は閉じられ、その結果弁パージガスは流れない。しかしながら、反応物質フローステップの期間中、パージガスフローまたはこれらの不存在の応用例は、本発明に不可欠ではない。   The method according to the present invention is described below with reference to FIGS. 11A and 11B. FIG. 11A is a schematic view of the valve assembly of FIG. 6 in a reactant flow state, and FIG. 11B is a valve assembly in a purge state. 11A and 11B, the same portions are the same as the same reference numerals in FIG. In the reactant flow state, valve 330 is opened and valve 530 is closed. As shown in FIG. 11A, reactant is supplied to the reactant supply port 50 and the reactant flows through the reactant fluid path between S2 and S1, as indicated by arrow 1110. Reactant flow passes through valve 330 and leaves the valve assembly at port 36, as indicated by arrow 1112. Preferably, during the reactant flow step, reactor purge gas flows from port 34 to port 36 and exhaust purge gas flows from port 54 to port 56. Preferably, during the reactant flow step, valve 430 is closed so that no valve purge gas flows. However, during the reactant flow step, purge gas flow or absence of these applications is not essential to the present invention.

パージステップの期間中、反応物質フローステップの完了後、弁３３０は閉じられ、弁５３０および４３０は開かれる。弁パージガスは、矢印１１２０、１１２２によって示されるように、弁パージ供給ポート４４から点Ｓ１に向かって流れる。点Ｓ１において、弁パージガスフローは、弁座の反応物質上流側で弁３３０を通過する。その後、弁パージガスは、矢印１１２４によって示されるように、Ｓ１からＳ２に流れる。最後に、弁パージガスは、弁５３０を通過し、ポート５６を介して弁アセンブリを離れる。弁パージガスフローと同時に、反応器パージガスが、ポート３４に供給され、ポート３６に流れる。反応器パージガスは、座の反応物質下流側で弁３３０を通過する。このようにして、弁パージステップの期間中、弁３３０の座は、両側でパージされる。好ましくは、弁パージステップの期間中、排出部パージガスは、ポート５４で供給され、ポート５４からポート５６に流れる。   During the purge step, after completion of the reactant flow step, valve 330 is closed and valves 530 and 430 are opened. The valve purge gas flows from the valve purge supply port 44 toward point S1, as indicated by arrows 1120 and 1122. At point S1, the valve purge gas flow passes through valve 330 upstream of the reactant in the valve seat. The valve purge gas then flows from S1 to S2, as indicated by arrow 1124. Finally, the valve purge gas passes through valve 530 and leaves the valve assembly via port 56. Simultaneously with the valve purge gas flow, reactor purge gas is supplied to port 34 and flows to port 36. Reactor purge gas passes through valve 330 downstream of the reactants in the seat. In this way, the seat of the valve 330 is purged on both sides during the valve purge step. Preferably, during the valve purge step, exhaust purge gas is supplied at port 54 and flows from port 54 to port 56.

反応物質フローステップの期間中、反応物質は、弁パージステップの期間中に弁パージガスがＳ１からＳ２に反対方向に流れるのに反して、Ｓ２からＳ１に流れる。これは、弁３３０の機械的密閉に加えて、追加的なパージガス拡散隔膜を提供し、弁パージステップの期間中に反応物質ガスが反応物質供給ポート５０から反応器に流れ得ないように保護する。   During the reactant flow step, the reactant flows from S2 to S1 while the valve purge gas flows in the opposite direction from S1 to S2 during the valve purge step. This provides an additional purge gas diffusion diaphragm in addition to the mechanical seal of the valve 330, protecting the reactant gas from flowing from the reactant supply port 50 to the reactor during the valve purge step. .

本発明の本質的な特徴、すなわち弁パージステップの期間中、パージガスがダイアフラム弁の座の両側に沿って流れることが達成される限り、いくつかの選択肢が選択されてもよいことが理解されるであろう。弁パージステップの期間中、反応物質供給ポート５０に対する反応物質の供給を遮断することができる。しかしながら、多くの場合、反応物質供給ポート５０に反応物質の連続的なフローを供給し、パージステップの期間中に、反応物質を、弁５３０を通って排出部に向かって流し、反応物質フローステップの期間中に、反応物質を、弁３３０を通って反応器に向かって流すことは好都合となるであろう。さらに、弁パージは、反応物質フローステップの期間中に閉鎖されてもよく、または連続的な弁パージが反応物質フローステップおよび弁パージステップの両方の期間中に供給されてもよい。好ましくは、反応器パージフローおよび排出部パージフローは、全てのステップの期間中に等値で維持される。   It is understood that several options may be selected as long as the essential feature of the present invention is achieved, that is, purge gas flows along both sides of the diaphragm valve seat during the valve purge step. Will. During the valve purge step, the reactant supply to the reactant supply port 50 can be shut off. However, in many cases, a continuous flow of reactants is supplied to the reactant supply port 50, and during the purge step, the reactants are flowed through the valve 530 toward the outlet to provide a reactant flow step. During this period, it may be advantageous to flow the reactants through valve 330 toward the reactor. Further, the valve purge may be closed during the reactant flow step, or a continuous valve purge may be provided during both the reactant flow step and the valve purge step. Preferably, the reactor purge flow and the exhaust purge flow are maintained at an equal value during all steps.

４つのポートと２つの分離したガス通路とを含むダイアフラム弁を、弁が閉じた状態で示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a diaphragm valve including four ports and two separate gas passages with the valve closed. ４つのポートと２つの分離したガス通路とを含むダイアフラム弁を、弁がガス通路間の連通を可能とする開いた状態で示す図ある。FIG. 3 shows a diaphragm valve including four ports and two separate gas passages in an open state that allows the valves to communicate between the gas passages. ４つのポートと２つの分離したガス通路とを含む弁を記号で示す図である。FIG. 2 shows, symbolically, a valve that includes four ports and two separate gas passages. 図４（Ａ）は２つの弁を含む本発明の弁アセンブリの基本的実施形態の概略図であり、図４（Ｂ）は３つの弁を含む本発明の弁アセンブリの別の基本的実施形態の概略図である。FIG. 4A is a schematic diagram of a basic embodiment of the valve assembly of the present invention including two valves, and FIG. 4B is another basic embodiment of the valve assembly of the present invention including three valves. FIG. 本発明の弁アセンブリの実施形態を記号で示す図である。FIG. 2 symbolically illustrates an embodiment of the valve assembly of the present invention. 単一の弁本体に組み込まれた３つの弁を含む本発明の弁アセンブリの別の実施形態を記号で示す図である。FIG. 9 symbolically illustrates another embodiment of a valve assembly of the present invention that includes three valves incorporated into a single valve body. 図６の弁アセンブリを含む反応物質供給システムの例を示す図である。FIG. 7 illustrates an example of a reactant supply system that includes the valve assembly of FIG. 6. 図８（Ａ）は本発明の弁アセンブリの実施形態の側面図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）の弁アセンブリの正面図であり、図８（Ｃ）は図８（Ａ）の弁アセンブリの平面図である。8A is a side view of an embodiment of the valve assembly of the present invention, FIG. 8B is a front view of the valve assembly of FIG. 8A, and FIG. 8C is FIG. 2) is a plan view of the valve assembly of FIG. 図９（Ａ）は共通のヒータ本体に並行して搭載された３つの弁アセンブリの組み合わせの平面図であり、図９（Ｂ）は図９（Ａ）の組み合わせの正面図である。FIG. 9A is a plan view of a combination of three valve assemblies mounted in parallel on a common heater body, and FIG. 9B is a front view of the combination of FIG. 9A. 切断面線Ａ−Ａに沿った図９（Ａ）の組み合わせの断面図である。It is sectional drawing of the combination of FIG. 9 (A) along cut surface line AA. 図１１（Ａ）は流体物質フロー状態における図６の弁アセンブリの概略図であり、図１１（Ｂ）はパージ状態における図１１（Ａ）の弁アセンブリの概略図である。11A is a schematic view of the valve assembly of FIG. 6 in a fluid material flow state, and FIG. 11B is a schematic view of the valve assembly of FIG. 11A in a purge state.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 弁
１２ 弁本体
２０ 膜
２２ 弁座
２４ アクチュエータ
２５ ビーム
２６，２８ 空間
３０ 第１ポート
３１，３３，３５，３７ 流体溝
３２ 第２ポート
３４ 第３ポート
３６ 第４ポート DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Valve 12 Valve body 20 Membrane 22 Valve seat 24 Actuator 25 Beam 26, 28 Space 30 First port 31, 33, 35, 37 Fluid groove 32 Second port 34 Third port 36 Fourth port

Claims (16)

反応器に反応ガスをパルス的に供給するガス供給システムであって、
第１および第２ポート（３０，３２）間の第１流体通路（３１０）と第３および第４ポート（３４，３６）間の第２流体通路（３２０）とを有する４ポートダイアフラム弁（３００）である第１弁であって、弁の閉じた状態において流体通路が分離され、開放状態において２つの流体通路が互いに連通するように、これらの流体通路は、分離可能であり、弁座（２２）に隣接する両側の空間に連通している第１弁と、
第１ポート（３０）に接続される反応物質の供給部と、
第２ポート（３２）に接続されるパージガスの供給部と、
第３ポート（３４）に接続されるパージガスの供給部と、
前記反応器に対する接続のために配列される第４ポート（３６）と、
開放状態において第１ポート（３０）を排出部に流体連通するようにし、閉じた状態において前記流体連通を閉鎖する第２弁（５００）と、を含み、
反応ガスが反応物質の供給部から、第１ポート（３０）および第４ポート（３６）を介して、反応器に流れるように、第１弁が開放状態であり、第２弁が閉じた状態である反応物質フロー状態が設けられ、
パージガスが第２ポート（３２）から第１ポート（３０）を介して排出部に流れるように、かつパージガスが第３ポート（３４）から第４ポート（３６）を介して反応器炉に流れるように、第１弁が閉じられ、第２弁が開放状態であるパージ状態が設けられることを特徴とするガス供給システム。 A gas supply system for supplying a reaction gas in a pulsed manner to a reactor,
A four-port diaphragm valve (300) having a first fluid passage (310) between the first and second ports (30, 32) and a second fluid passage (320) between the third and fourth ports (34, 36). The fluid passages are separable so that the fluid passages are separated when the valve is closed and the two fluid passages communicate with each other in the open state. 22) a first valve communicating with the space on both sides adjacent to
A reactant supply connected to the first port (30);
A purge gas supply connected to the second port (32);
A purge gas supply connected to the third port (34);
A fourth port (36) arranged for connection to the reactor;
A second valve (500) that causes the first port (30) to be in fluid communication with the drain in the open state and closes the fluid communication in the closed state;
A state in which the first valve is open and the second valve is closed so that the reaction gas flows from the reactant supply section to the reactor through the first port (30) and the fourth port (36). A reactant flow state is provided,
Purge gas flows from the second port (32) through the first port (30) to the discharge and purge gas flows from the third port (34) through the fourth port (36) to the reactor furnace. And a purge state in which the first valve is closed and the second valve is open. 第２弁は、２つの分離可能な流体通路を含む４ポート弁（５００）であり、一方の通路は、反応物質流体通路（５１０）であり、他方の通路は、一端部でパージガスの供給部に連通し、他端部で前記排出部に連通する排出部パージ通路（５２０）であることを特徴とする請求項１記載のガス供給システム。   The second valve is a four-port valve (500) that includes two separable fluid passages, one passage is a reactant fluid passage (510), and the other passage is a supply of purge gas at one end. 2. The gas supply system according to claim 1, wherein the gas supply system is a discharge part purge passage (520) communicating with the discharge part and communicating with the discharge part at the other end. パージ供給部と第２ポート（３２）との間における前記接続のためのパージ流体通路（４１０）と、
前記パージ流体通路の開閉を選択的に切り換える、前記パージ流体通路における第３弁（４３０）と、を含むことを特徴とする請求項１または２記載のガス供給システム。 A purge fluid passage (410) for said connection between the purge supply and the second port (32);
3. The gas supply system according to claim 1, further comprising a third valve (430) in the purge fluid passage that selectively switches between opening and closing of the purge fluid passage. 4. 前記弁（３００，４００，５００）と、反応物質の供給部を第１ポート（３０）に接続する反応物質流体通路（５１０）とが組み込まれた単一の弁本体を有する弁アセンブリを含むことを特徴とする請求項１または２記載のガス供給システム。   Including a valve assembly having a single valve body incorporating the valve (300, 400, 500) and a reactant fluid passage (510) connecting the reactant supply to the first port (30). The gas supply system according to claim 1 or 2. 前記弁（３００，４００，５００）と、反応物質の供給部を第１ポート（３０）に接続する反応物質流体通路（５１０）と、前記パージ流体通路（４１０）が組み込まれた単一の弁本体を有する弁アセンブリを含むことを特徴とする請求項３記載のガス供給システム。   A single valve incorporating the valve (300, 400, 500), a reactant fluid passage (510) connecting the reactant supply to the first port (30), and the purge fluid passage (410) The gas supply system of claim 3 including a valve assembly having a body. 弁本体は、ヒータを備えることを特徴とする請求項４または５記載のガス供給システム。   6. The gas supply system according to claim 4, wherein the valve body includes a heater. 請求項４または５記載の複数の弁本体を有する弁アセンブリを含み、弁本体は、前記複数の弁本体の第２流体通路が互いに直接接続されるように、同一方向に並列して搭載されることを特徴とする請求項４または５記載のガス供給システム。   A valve assembly having a plurality of valve bodies according to claim 4 or 5, wherein the valve bodies are mounted in parallel in the same direction so that the second fluid passages of the plurality of valve bodies are directly connected to each other. The gas supply system according to claim 4 or 5, wherein 各弁本体において前記排出部パージ通路が延び、前記複数の弁本体の各排出部パージ通路が互いに直接に接続されることを特徴とする請求項７記載のガス供給システム。   8. The gas supply system according to claim 7, wherein the discharge part purge passage extends in each valve body, and the discharge part purge passages of the plurality of valve bodies are directly connected to each other. 前記弁アセンブリを加熱するヒータを含むことを特徴とする請求項８記載のガス供給システム。   9. The gas supply system of claim 8, further comprising a heater for heating the valve assembly. 前記弁アセンブリを実質的に包含する共通の熱分離外套部をさらに含むことを特徴とする請求項９記載のガス供給システム。   The gas supply system of claim 9, further comprising a common thermal isolation mantle that substantially includes the valve assembly. 請求項４〜１０のうちのいずれか１項に記載のガス供給システムに用いるのに適した弁アセンブリ。   A valve assembly suitable for use in a gas supply system according to any one of claims 4-10. 請求項１〜１０のうちいずれか１項に記載のガス供給システムを操作することによるプロセス流体の切換え方法であって、
第１および第２ポート（３０，３２）間の第１流体通路（３１０）と第３および第４ポート（３４，３６）間の第２流体通路（３２０）とを有する４ポートダイアフラム弁（３００）である第１弁であって、弁の閉じた状態において流体通路が分離され、開放状態において２つの流体通路が互いに連通するように、これらの流体通路は、分離可能であり、弁座（２２）に隣接する両側の空間に連通している第１弁を設けるステップと、
反応物質を供給するステップと、
反応物質フローステップの期間中に、前記第１弁（３００）を開放状態で維持するとともに、第１ポート（３０）を介して、前記第１流体通路（３１０）を通って、前記第２流体通路（３２０）に前記反応物質を流すステップと、
反応物質フローステップの終期に、前記第１弁（３００）を閉鎖するステップと、
第１弁（３００）の閉じた状態の期間中に、第２流体通路（３２０）を通って、第１弁（３００）の弁座（２２）の反応物質下流側に沿ってパージガスを流すステップと、
一端部で前記第１流体通路（３１０）の第１ポート（３０）と連通し、他端部で反応物質の供給部に連通する反応物質流体通路（５１０）を設けるステップと、
開放状態においては第１ポート（３０）に排出部との流体連通をもたらし、閉じた状態においては前記流体連通を遮断する第２弁（５００）を設けるステップと、
第１弁（３００）の開放状態の期間中に、第２弁（５００）を閉じた状態で維持するステップと、
第１弁（３００）の閉じた状態の期間中に、第２弁（５００）を開放状態で維持するとともに、パージガスが第１弁（３００）の弁座（２２）の反応物質上流側に沿って流れるように、パージガスを、第２ポート（３２）を介して第１流体通路を通って第１ポート（３０）に、また、反応物質流体通路（５１０）の少なくとも一部を通って排出部に向かって流すステップと、を含むことを特徴とする方法。 A process fluid switching method by operating the gas supply system according to any one of claims 1 to 10,
A four-port diaphragm valve (300) having a first fluid passage (310) between the first and second ports (30, 32) and a second fluid passage (320) between the third and fourth ports (34, 36). The fluid passages are separable so that the fluid passages are separated when the valve is closed and the two fluid passages communicate with each other in the open state. 22) providing a first valve in communication with the space on both sides adjacent to
Supplying reactants;
During the reactant flow step, the first valve (300) is maintained open and the second fluid is routed through the first fluid passage (310) via the first port (30). Flowing the reactant into the passage (320);
Closing the first valve (300) at the end of the reactant flow step;
Flowing a purge gas through the second fluid passageway (320) and downstream of the reactant in the valve seat (22) of the first valve (300) during the closed state of the first valve (300). When,
Providing a reactant fluid passage (510) at one end communicating with the first port (30) of the first fluid passage (310) and at the other end communicating with a reactant supply;
Providing a second valve (500) for bringing the first port (30) in fluid communication with the discharge portion in the open state and blocking the fluid communication in the closed state;
Maintaining the second valve (500) closed during the open state of the first valve (300);
During the closed period of the first valve (300), the second valve (500) is maintained in the open state, and the purge gas is along the reactant upstream side of the valve seat (22) of the first valve (300). The purge gas through the first fluid passageway through the second port (32) to the first port (30) and through at least a portion of the reactant fluid passageway (510). Flowing toward the surface. 前記第２ポート（３２）に連通するパージ流体通路（４１０）を設けるステップと、
前記パージ流体通路（４１０）の開閉を選択的に切り換える、前記パージ流体通路（４１０）における第３弁（４００）を設けるステップと、
前記第１弁（３００）の閉じた状態において前記第３弁（４００）を開放状態で維持するとともに、パージガスを、前記パージ流体通路（４１０）を通って、また、前記第１流体通路（３１０）を通って前記第２弁（３２）を介して流すステップと、
前記第１弁（３００）の開放状態で、前記第３弁（４００）を閉じた状態で維持するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。 Providing a purge fluid passage (410) in communication with the second port (32);
Providing a third valve (400) in the purge fluid passage (410) for selectively switching opening and closing of the purge fluid passage (410);
While the first valve (300) is closed, the third valve (400) is maintained open, and purge gas is passed through the purge fluid passage (410) and the first fluid passage (310). ) Through the second valve (32),
The method of claim 12, further comprising maintaining the third valve (400) closed with the first valve (300) open. 前記弁（３００，４００，５００）と、前記反応物質流体通路（５１０）と、前記パージ流体通路（４１０）とが組み込まれる単一の弁本体を設けるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１２または１３記載の方法。   The method further comprises providing a single valve body into which the valve (300, 400, 500), the reactant fluid passage (510), and the purge fluid passage (410) are incorporated. 14. The method according to 12 or 13. 反応物質を供給するステップが、低蒸気圧の反応物質を供給するステップを含む方法であって、単一の弁本体を加熱するステップを含むことを特徴とする請求項１４記載の方法。   The method of claim 14, wherein the step of providing a reactant includes the step of providing a low vapor pressure reactant and the step of heating a single valve body. 第２反応物質はまた、請求項１２記載の方法に従って切り換えられ、反応物質および第２反応物質のパルスは、反応器に交互に供給されることを特徴とする請求項１２記載の方法。   The method of claim 12, wherein the second reactant is also switched according to the method of claim 12, wherein the reactant and pulses of the second reactant are alternately supplied to the reactor.
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